奥氏体不锈钢的热处理
发布时间： 2022-07-29 点击:675次
1. 奥氏体不锈钢热处理目的
奥氏体不锈钢基体组织为奥氏体，在加热和冷却过程中不发生马氏体相变，没有淬硬性。
奥氏体热处理的目的是提高耐蚀性，消除第二相带来的不利影响，消除应力，或使已经加工硬化的材料得到软化。
2. 基础理论
(1)析出物生成温度
(2)合金碳化物的析出与溶解
1) 碳溶解度
304(18Cr-8Ni)，1200℃碳的溶解度0.34%，1000 ℃碳的溶解度0.18%。600 ℃碳的溶解度0.03% 。
304碳含量不大于0.08%，1000 ℃以上碳固溶于奥氏体中，由于碳原子半径小，所以温度降低时碳原子沿着晶界析出。
2)晶间贫铬
碳溶解度：温度降低，溶解度降低。
碳原子半径：原子半径小，溶解度降低，沿晶界析出。
稳定性：析出碳原子不稳定，与Cr、Fe生产稳定的Cr23C6或(FeCr)23C6 。
原子扩散速率 ：碳原子半径小，扩散速率较大。铬原子半径大，扩散速率较小。
(3)σ相
1）产生条件
620~840 ℃温区，长时间加热
加入铁素体形成元素，如Ti、Nd等。
采用形成铁素体形成元素高的焊条焊缝中。
以Mn、N代Ni的奥氏体中。
2）不利影响
降低塑性，特别是冲击韧性。
σ相是富金属间化合物，形成时易导致晶间腐蚀，Cl-介质中点蚀。
(4)δ-铁素体
1）产生条件
铸造的铬-镍奥氏体不锈钢，铸态化学成份不均匀，铁素体形成元素偏聚区。
一些奥氏体不锈钢的焊缝组织中。
2）有利影响
含5-20%δ-铁素体，减少晶间腐蚀。
提高屈服强度。
在低应力条件下可降低应力腐蚀的敏感性。
焊接时，减少焊接热裂纹形成的可能性
3）不利影响
压力加工时易形成裂纹(两种组织变形能力不同)。
3.热处理工艺
(1) 固溶化处理
1) 固溶化处理温度：950-1150℃
2) 保温时间：比一般合金钢长20-30%。
3) 冷却：碳化物形成温度区间(450-850℃)需快冷；
冷却方式有以下原则：
铬含量大于22%，且镍含量较高；
碳含量大于0.08%；
碳含量不大于0.08%但有效尺寸大于3mm的不锈钢，选用水冷。
碳含量不大于0.08%，有效尺寸小于3mm的不锈钢，选用风冷。
有效尺寸小于0.5mm的薄件可空冷。
(2) 安定化处理
安定化处理是含Nd或Ti的奥氏体不锈钢采用的热处理方法。
1)安定化处理温度：高于铬的碳化物溶解温度(450-870℃)低于或略高于TiC和NbC的溶解温度（750-1120 ℃）。一般推荐为870-950 ℃。
2) 保温时间：2-4小时(依工件形状，合金元素等）。
厚度或直径为25mm的保温时间2小时，超过的加计1小时。
3) 冷却：较小的冷却速度，如空冷或炉冷。
(3) 去应力退火
1)奥氏体不锈钢的去应力退火工艺，应根据奥氏体不锈钢的材质、使用环境、消除应力的目的及工件形状尺寸等情况选择。
2)去应力退火的目的
去除残余应力，降低应力腐蚀破裂。
保证工件最终尺寸的稳定性。
3) 应力腐蚀破坏
4) 去应力退火方法
说明：表中方法顺序为优先选择顺序
A：1010-1120℃加热保温后缓慢冷却。
B：850-900℃加热保温后缓慢冷却。
C：1010-1120℃加热保温后快速冷却。
D：480-650 ℃加热保温后缓慢冷却。
E：430-480 ℃加热保温后缓慢冷却。
F：200-480 ℃加热保温后缓慢冷却
保温时间：按每25mm，保温1-4h，较低温度时采用较长保温时间。
注：
•在较强应力腐蚀环境工作，最好选用Ⅰ类钢A处理，或Ⅱ类钢B处理。
•工件在制作过程中，产生敏化情况下应用。
•如果工件在最终加工后进行C处理时，此时可采用A或B处理。
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